trình xây dựng và các dịch vụ liên quan. Nội dung tiêu chuẩn đã cung cấp quy trình đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra. Trong q trình tính tốn đánh giá rủi ro, nếu giá trị tổng rủi ro tính tốn cao hơn giá trị rủi ro cho phép thì cần phải đề xuất giải pháp và lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét thích hợp để làm giảm rủi ro đến mức bằng hoặc thấp hơn so với giá trị rủi ro cho phép (giá trị rủi ro theo tiêu chuẩn). Trong đó, đánh giá rủi ro thiệt hại do sét có xét đến các thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào cơng trình, sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình và từ đó xác định giá trị rủi ro tổng. Tính tốn đánh giá rủi ro thiệt hại do sét đã xét đến các yếu tố: Đặc điểm của cơng trình (kích thước, cơng trình vật liệu, vị trí cơng trình…); đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình (biện pháp lắp đặt và bảo vệ của đường dây); mật độ sét khu vực; những biện pháp bảo vệ hiện có cho cơng trình và những đường dây dịch vụ; mức độ thiệt
NCS: Lê Quang Trung 7 hại và tổn thất do sét; nguồn gây ra thiệt hại (trực tiếp, gián tiếp,…); dạng thiệt hại (liên quan đến vật sống, thiệt hại vật chất, hư hỏng các thiết bị điện điện tử,…); dạng tổn thất (con người, kinh tế, dịch vụ cơng cộng, di sản văn hóa). Tuy nhiên, trong q trình tính tốn đánh giá rủi ro thiệt hại do sét, tiêu chuẩn chưa xét đến các yếu tố như: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng cơng trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình; xác suất dây dẫn bên ngồi mang xung sét vào cơng trình; những yếu tố che chắn xung quanh những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình.
Tiêu chuẩn NFC 17-102 [2], đưa những quy định và yêu cầu bảo vệ chống sét cho các cơng trình cơng trình (tịa nhà) hay những khu vực mở (kho bãi, sân thể thao,…) bằng hệ thống phát xạ sớm. Quy trình đánh giá rủi ro dựa trên so sánh giá trị rủi ro được tính tốn và giá trị rủi ro chấp nhận được để đề xuất giải pháp và lựa chọn thiết bị bảo vệ thích hợp. Q trình tính tốn đánh giá rủi ro cũng xét đến các yếu tố: Đặc điểm của cơng trình; đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình; mật độ sét khu vực; những biện pháp bảo vệ hiện có cho cơng trình và những đường dây dịch vụ; mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; nguồn gây ra thiệt hại; dạng thiệt hại; dạng tổn thất. Việc đánh giá rủi ro chưa phân tích và xem xét đến các yếu tố: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng cơng trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình; xác suất dây dẫn bên ngồi mang xung sét vào cơng trình và những yếu tố che chắn xung quanh những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình.
Tiêu chuẩn AS/NZS 1768 [3], tính tốn đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho cơng trình, con người, các thiết bị bên trong hay những dịch vụ kết nối đến cơng trình, những cơng trình chứa các vật liệu dễ cháy, những nhà kho, những cơng trình với những thiết bị điện tử nhạy cảm (máy tính, máy fax, modem, ...). Quy trình tính tốn đánh giá rủi ro được xây dựng dựa trên các nguyên tắc về quản lý rủi ro trong IEC 62305-2 nhưng đã được đơn giản hóa bằng cách giảm số lượng các tham số được lựa chọn liên quan đến: Cấp độ SPD được thiết kế lắp đặt, thông̣ số xác suất phụ thuộc dạng che chắn đường dây, cách lắp đặt đường dây, điện áp chịu xung của thiết bị; thông̣ số xác suất phụ thuộc biện pháp bảo vệ chống điện áp tiếp xúc và điện áp
NCS: Lê Quang Trung 8 bước và các thành phần thiệt hại ở mức tối thiểu gồm có: Thiệt hại về sự sống, thiệt hại vật chất, thiệt hại do sự cố từ các hệ thống điện-điện tử. So sánh giá trị rủi ro thiệt hại tính tốn với với giá trị rủi ro chấp nhận được (giá trị rủi ro theo tiêu chuẩn), từ đó cho phép lựa chọn đề xuất biện pháp bảo vệ để giảm thiểu rủi ro đến một giới hạn chấp nhận được. Đánh giá rủi ro do sét theo tiêu chuẩn [3] ngoài những yếu tố được đề cập trong tiêu chuẩn [1] cịn xét đến các yếu tố như: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình; số lượng những đường dây dịch vụ; xác suất dây dẫn bên ngồi mang xung sét vào cơng trình. Tuy nhiên, trong q trình tính tốn rủi ro thiệt hại do sét chưa xét đến yếu tố che chắn xung quanh những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình.
Tiêu chuẩn BS EN 62305-2 [4], cung cấp quy trình đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho các dạng cơng trình và các dịch vụ liên quan. Quy trình đánh giá rủi ro dựa trên so sánh giá trị rủi ro được tính tốn và giá trị rủi ro chấp nhận được để đề xuất giải pháp và lựa chọn thiết bị bảo vệ thích hợp. Tiêu chuẩn [4] được xây dựng dựa theo tiêu chuẩn [1]. Do đó, trong q trình tính tốn đánh giá rủi ro cũng xét đến các yếu tố: Đặc điểm của cơng trình; đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình; mật độ sét khu vực; những biện pháp bảo vệ hiện có cho cơng trình và những đường dây dịch vụ; mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; nguồn gây ra thiệt hại; dạng thiệt hại; dạng tổn thất. Tuy nhiên, tiêu chuẩn chưa phân tích và xem xét đến các yếu tố: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng cơng trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình; xác suất dây dẫn bên ngồi mang xung sét vào cơng trình; những yếu tố che chắn xung quanh những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình.
Tiêu chuẩn NFPA 780 [5], đưa ra những yêu cầu cho việc thiết kế, lắp đặt hệ thống bảo vệ chống sét cho những dạng cơng trình như: Những cơng trình thơng thường; những cơng trình cơng nghiệp; tàu thuyền; những cơng trình chứa hơi dễ cháy. Quy trình tính tốn đánh giá rủi ro của tiêu chuẩn tương đối đơn giản, đánh giá rủi ro chỉ dựa trên cơ sở bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho cơng trình, chưa xét đến những yếu tố liên quan đến sét đánh gián tiếp và sét lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào cơng trình. Các tham số đầu vào để đánh giá rủi ro chủ yếu xét đến các
NCS: Lê Quang Trung 9 yếu tố: Kích thước và vị trí cơng trình; loại vật liệu xây dựng; con người hay các đối
tượng khác bên trong cơng trình.
Tiêu chuẩn IEEE 1410 [6] phân tích các yếu tố ảnh hưởng gây ra các sự cố quá áp do sét lan truyền trên đường dây phân phối trên không hạ áp như: Khoảng cách giữa các dây pha, độ cao của cột, góc bảo vệ của dây bảo vệ chống sét và yếu tố che chắn dọc đường dây phân phối trên khơng. Từ đó, đưa ra những hướng dẫn cho việc thiết kế, lắp đặt đường dây đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật, hạn chế thiệt hại do sét gây ra.
2.1.1.2. Các cơng trình nghiên cứu áp dụng đánh giá rủi ro để bảo vệ chống sét
Cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét gây ra cho cơng trình tịa nhà giảng dạy [7], dựa trên tiêu chuẩn IEC 62305 về đánh giá rủi ro do sét để phân tích đánh giá rủi ro do sét gây ra cho cơng trình tịa nhà giảng dạy. Nghiên cứu thu thập dữ liệu và phân vùng tòa nhà, trên cơ sở các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có và đặc điểm cấu trúc về kích thước, vị trí, mật độ sét khu vực của tịa nhà để tính tốn và xác định các giá trị rủi ro tương ứng. Từ đó, so sánh giá trị rủi ro được tính tốn với giá trị rủi ro cho phép của tiêu chuẩn để đề xuất giải pháp bảo vệ chống sét cho tòa nhà giảng dạy và các thiết bị điện tử bên trong tòa nhà.
Cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét gây ra cho hệ thống điện [8], dựa trên tiêu chuẩn IEC 62305, đã phân tích những rủi ro do sét gây ra đối với các thành phần khác nhau của một hệ thống điện dựa trên số lượng thiệt hại xảy ra hàng năm, tổn thất do những thiệt hại gây ra và thông̣ số suy giảm rủi ro. Từ đó, xác định cấp độ bảo vệ chống sét hợp lý cho hệ thống điện. Mơ hình hóa mơ phỏng MATLAB/SIMULINK và KADFEKO được sử dụng để tạo ra các mơ hình các thành phần khác nhau trong hệ thống điện để đánh giá rủi ro và đề xuất biện pháp bảo vệ chống sét hợp lý, bao gồm: Trạm biến áp, đường dây truyền tải, và các hệ thống tua bin gió.
Cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho lưới điện phân phối [9], nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho lưới điện liên quan đến: Tính tốn tỷ lệ mất điện do sét, bản đồ mức độ nguy hiểm do sét gây ra cho lưới phân phối theo khu vực và công nghệ đánh giá rủi ro do sét lan truyền trên đường dây truyền tải
NCS: Lê Quang Trung 10 bao gồm sự khác nhau về tác động của sét, cơng trình đường dây truyền tải, đặc tính địa lý, tính tốn bảo vệ chống sét để xác định tỷ lệ mất điện do sét gây ra cho mỗi phân đoạn đường dây phân phối. Từ đó, thiết lập hệ thống đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho lưới điện.
Cơng trình nghiên cứu phần mềm đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra [10], nghiên cứu quy trình đánh giá rủi ro do sét và phát triển phần mềm EVAL I để đánh giá rủi ro thiệt hại do sét trong hệ thống điện hạ áp. Phần mềm dựa trên các thơng số đầu vào: Kích thước cơng trình, chủng loại vật liệu xây dựng, số người thường xuyên có mặt bên trong cơng trình, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có của cơng trình, chiều dài đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình, phương pháp lắp đặt đường dây, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có cho đường dây, mật độ sét và điện trở suất đất khu vực. Phần mềm tính tốn xác định được mức độ thiệt hại do sét gây ra cho hệ thống điện; đánh giá hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét hiện có, các mối nguy hiểm có thể xảy ra cho con người trong cơng trình. Trên cơ sở đó, cần phải xác định lại các thông số thiết kế và cấp độ bảo vệ thích hợp cho hệ thống chống sét cho cơng trình.
Cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét và bảo vệ chống sét cho hệ thống điện mặt trời [11] đã phân tích những ảnh hưởng nguy hiểm do sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào nhà máy pin năng lượng mặt trời và các hệ thống thiết bị được lắp đặt bên trong và bên ngồi. Có xét đến cường độ dịng điện sét, quá áp cảm ứng do sét gây ra để xác định cấp độ bảo vệ cần thiết của hệ thống chống sét trên cơ sở phân tích rủi ro và chi phí bảo vệ theo tiêu chuẩn IEC 62305-2.
Cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro cho hệ thống quang điện do sét gây ra [12] áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 để đánh giá những rủi ro thiệt hại về con người và giá trị kinh tế do sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào nhà máy pin quang điện (PVPGS). Trên cơ sở đó, đã áp dụng đánh giá rủi ro cho trường hợp cụ thể là PVPGS có cơng suất trung bình 250kW dựa trên: Kích thước cơng trình, vị trí cơng trình, các biện pháp bảo vệ hiện có của cơng trình, đặc điểm hệ thống điện AC và DC bên trong cơng trình, đặc điểm của đường dây kết nối đến cơng trình bao gồm: Điện áp chịu xung các thiết bị phía AC và DC, che chắn đường dây, chiều dài, các yếu tố môi
NCS: Lê Quang Trung 11 trường xung quanh đường dây, phối hợp SPD. Kết quả đánh giá rủi ro đã được so sánh với kết quả trong tiêu chuẩn IEC 62305-2 có mức độ rủi ro thiệt hại về con người R1 thấp hơn từ 56÷59% và rủi ro thiệt hại về kinh tế R4 từ 92÷98%.
Cơng trình nghiên cứu về phương pháp tiếp cận đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho nhà máy điện hạt nhân [13], áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 đánh giá rủi ro thiệt hại do sét để phân tích đánh giá những rủi ro do sét gây ra đối với một nhà máy điện hạt nhân dựa trên đánh giá số sự kiện nguy hiểm do sét gây ra, xác suất thiệt hại và số lượng mất mát từ hậu quả thiệt hại, sự phân bố dịng sét đối với từng vị trí của nhà máy điện hạt nhân, dữ liệu chi tiết kết cấu của nhà máy điện hạt nhân. Từ đó, đưa ra những phân tích cho việc lựa chọn các biện pháp bảo vệ chống sét thích hợp.
Cơng trình nghiên cứu đánh giá rủi ro để bảo vệ chống sét cho sân bay [14] đã phân tích áp dụng đánh giá rủi ro do sét gây ra cho sân bay dựa trên tiêu chuẩn IEC 62305-2. Đánh giá rủi ro dựa trên độ tin cậy về lý thuyết xác suất và thống kê toán học, số lượng các sự kiện nguy hiểm do sét gây ra, xác suất thiệt hại, số tiền bị mất mát từ hậu quả thiệt hại, đặc điểm của dịng sét đối với vị trí của sân bay, các dữ liệu kết cấu chi tiết của sân bay. Từ đó, cho phép lựa chọn biện pháp bảo vệ chống sét thích hợp cho sân bay.
Cơng trình nghiên cứu cơng cụ đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra [15] theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 đã xây dựng công cụ đánh giá rủi ro do sét dựa trên các thơng số đầu vào như: Đặc điểm kích thước của cơng trình, cấp độ bảo vệ chống sét hiện có, mật độ sét khu vực, đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình (chiều dài đường dây, phương pháp lắp đặt đường dây, đường dây trên không hay đi ngầm), cấp độ bảo vệ của SPD, biện pháp che chắn và cách ly, môi trường xung quanh đường dây. Từ đó, cung cấp kết quả tính tốn đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho cơng trình nhanh chóng chính xác, giúp xác định sự cần thiết của biện pháp bảo vệ chống sét mới và đánh giá khả năng bảo vệ của hiện có trong cơng trình. Cơng trình nghiên cứu phân tích và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 cho cơng trình với rủi ro cháy nổ [16] dựa trên: Đặc điểm kích thước của cơng trình, cấp độ bảo vệ chống sét hiện có, mật độ sét khu vực, đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình (chiều dài đường dây, phương
NCS: Lê Quang Trung 12 pháp lắp đặt đường dây, đường dây trên không hay đi ngầm) và thời gian tồn tại mơi trường khí dễ cháy nổ trong cơng trình. Đánh giá rủi ro do sét cho cơng trình chỉ với rủi ro cháy nổ theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 thì các giá trị rủi ro thu được thường rất cao. Vì vậy, cần phải xem xét cẩn thận thời gian tồn tại mơi trường khí dễ cháy nổ trong cơng trình và thơng̣ số suy giảm cho các biện pháp phịng cháy trong cơng trình khi đánh giá rủi ro.
2.1.2. Các cơng trình nghiên cứu nước ngồi về đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra đối với cơng trình trạm viễn thơng
2.1.2.1. Các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro do sét cho cơng trình viễn thơng
Tiêu chuẩn ITU-T K.39 [17], đã đưa ra quy trình đánh giá rủi thiệt hại do sét cho trường hợp cụ thể là cơng trình viễn thơng dựa trên các tiêu chuẩn IEC 1024-1, IEC 1662 và IEC 1312-1 để đảm bảo an toàn cho con người và khả năng cung cấp dịch vụ của trạm viễn thơng. Trong đó, đã đơn giản hóa các tham số đầu vào và bổ sung các tham số đặc trưng của các cơng trình viễn thơng liên quan: Tháp anten, nhà